PROVA FINAL DE QUÍMICA ANALÍTICA 1 /2015 Departamento de Química - Setor de Química Analítica

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1 PROVA FINAL DE QUÍMICA ANALÍTICA 1 /2015 Departamento de Química Setor de Química Analítica *Obs: Esta prova vale 23 pontos, pois tem um bônus de 3 pontos em uma questão extra.* Boa Prova!!! Nome do aluno: Matrícula: Nome do professor da prática: Questão 1. Três alunos desta disciplina, identificados por A, B e C receberam uma amostra de ácido fraco para analisar por volumetria ácidobase e cada um procedeu a análise com indicadores diferentes (1, 2 e 3), mas todos usaram a mesma solução padrão de NaOH 0,1000 mol L 1. As zonas de transição dos indicadores, usados por eles, estão indicados abaixo, bem como a curva de titulação que foi obtida pelo professor. Os volumes para o ponto final das titulações realizadas pelos alunos foram: A 11,70 ml, B 23,80 ml e C 22,90 ml. Indicador Zona de transição (ph) 1 4,4 a 6,2 2 6,0 a 7,6 3 8,0 a 9,6 a) (1 ponto) Correlacione os alunos (A, B e C) com os indicadores (1, 2 e 3). ph Aluno A indicador ( 1 ) Aluno B indicador ( 3 ) Aluno C indicador ( 2 ) Volume de NaOH / ml b) (1 ponto) Explique os volumes obtidos com base na curva de titulação. Indicador 1: possui zona de transição entre 4,4 e 6,2, o que coincide com região tampão do ácido fraco, deste modo acabou indicando o PF em 11,70 ml, muito antes do PE. Indicador 2: possui zona de transição entre 6,0 e 7,6, no final da região tampão do ácido fraco e no início da região do ponto de equivalência, indicando o PF antes do PE. Indicador 3: possui zona de transição entre 8,0 e 9,6, exatamente na região de maior inclinação da curva que corresponde à região do ponto de equivalência, indicando o PF com o menor erro em relação ao PE. c) (2 pontos) Utilizando o volume do ponto final obtido com indicador mais apropriado, determine a concentração do ácido fraco, sabendo que foi titulada uma alíquota de 10,00 ml. V PF = 23,80 ml [HA] = 23,80 x 0,1000 / 10,00 = 0,2380 mol/l (com rigor a resposta deve ser representada com 4 algarismos significativos, já que todos os valores envolvidos possuem 4 algarismos)

2 Questão 2. A água do mar possui, em média, 3,44% (m/m) de sais dissolvidos. A composição iônica média é de, aproximadamente, 1,92% de Cl, 0,96% de Na +, 0,28% SO 4, 0,14% de Mg 2+, 0,05% de Ca 2+, 0,03% de K + e 0,01% de HCO 3. Uma amostra de água do oceano Atlântico foi coletada no litoral do Espirito Santo em um frasco limpo e seco e levada ao laboratório para determinação de cloreto pelo método de Volhard. Para a análise, uma alíquota de 5,00 ml da amostra de água foi diluída em um balão de 250,0 ml com água desionizada. Em alíquotas de 10,00 ml desta solução, adicionouse 2 ml de HNO 3 1:3, 1 ml de solução de Fe 3+ e 20,00 ml de solução padrão de AgNO 3 0,0102 mol L 1. O precipitado formado foi removido por filtração e titulouse o excesso de Ag + no sobrenadante com NH 4 SCN 0,0142 mol L 1 Os volumes gastos na determinação foram de 6,20, 6,15 e 6,10 ml. Dados: M Cl = 35,45 g mol 1 Kps AgCl = 1,8x10 10 Kps AgSCN = 1,1x10 12 t (95%, n=3) = 4,30 IC : x t s n a) (3 pontos) Todas as vidrarias utilizadas para esta análise estão listadas abaixo. Complete os campos em branco (volume, ambiente e justificativa). Vidraria Capacidade Ambiente (ml) (sim ou não) Justificativa Frasco da O frasco estava limpo e seco de modo que não alteraria 1000 não amostra as características da amostra de água do mar. Béquer 1 25 Sim Esta vidraria é utilizada para auxiliar a transferência da amostra para o balão, assim não poderá alterar as Béquer 2 50 Sim Esta vidraria é utilizada para auxiliar a transferência da solução amostra para o erlenmeyer, assim não poderá alterar as Béquer 3 50 Sim Esta vidraria é utilizada para auxiliar a transferência solução padrão de prata para o erlenmeyer, assim não poderá alterar as Béquer 4 50 Sim Esta vidraria é utilizada para auxiliar a transferência da solução padrão de tiocianato para a bureta, assim não poderá alterar as Proveta 10,0 Não Esta vidraria é para adicionar um reagente auxiliar e portanto não é necessário o conhecimento exato da quantidade adicionada. Proveta 10,0 Não Esta vidraria é para adicionar um reagente auxiliar e portanto não é necessário o conhecimento exato da quantidade adicionada. Balão volumétrico 5,00 Sim Esta vidraria é utilizada para transferir a amostra para o balão, assim não poderá alterar as características da mesma. 10,00 Sim Esta vidraria é utilizada para transferir a solução amostra para o erlenmeyer, assim não poderá alterar as 20,00 Sim Esta vidraria é utilizada para transferir solução padrão de prata para o erlenmeyer, assim não poderá alterar as 250,0 Não O balão volumétrico não pode ser ambientado, pois será completado com água. Caso se faça ambiente com a solução, o conteúdo transferido pela pipeta não será mais conhecido. Bureta 10,00 Sim Esta vidraria é utilizada para transferir a solução padrão de tiocianato para o erlenmeyer, assim não poderá alterar as Erlenmeyer 250 Não Ao erlenmeyer pode ser adicionada água sem a necessidade do conhecimento de sua quantidade. O que importa é a quantidade de matéria adicionada do analito e a quantidade de matéria do titulante e não suas concentrações.

3 b) (1 ponto) Por qual motivo o precipitado foi removido? Que precipitado é esse? O precipitado é AgCl. Ele deve ser removido por ser mais solúvel que o AgSCN, assim se ficar no frasco poderá ser solubilizado pela adição do titulante, alterando o ponto final da titulação para valores de volumes maiores que o necessário para reagir com o excesso de prata. c) (1 ponto) Por quê foi adicionado 1 ml de solução de Fe 3+? O íon ferro (III) é o indicador da titulação. d) (4 pontos) Determine o teor de cloreto (% m/m) na amostra, representando o resultado corretamente, sabendo que a densidade da água do mar é 1,04 g ml 1. Quantidade de matéria total de prata: 20x10 3 x 0,0102 = 0,204 mmol Quantidade de matéria média do titulante SCN : 6,15x10 3 x 0,0142 = 0,08733 mmol Quantidade de matéria média de cloreto: 0,204 0,08733 = 0,11667 mmol. [Cl ] no balão: 0,11667/10 = 0, mol/l [Cl ] na amostra de água: 0, x (250/5) = 0,58335 mol/l = 20,68 g/l Pela densidade: 1 litro de água do mar tem 1040 g, logo temse 20,68 g de cloreto em 1040g de água do mar. 20, g X 100g X = 1,988g Portanto, na amostra de água do mar temse 1,99% (m/m) de cloreto. Questão 3. Em um procedimento de padronização de uma solução de tiossulfato de sódio (Na 2 S 2 O 3 ), colocase para reagir o padrão primário KIO 3 com excesso de KI, titulandose em seguida com a solução de Na 2 S 2 O 3. Assim, pedese: Dados: M KIO3 = 214,0 g mol 1 lo H e ½ I 2 (aq) + 3 H 2 O E 0 = 1,178 V I 2 (aq) + 2 e 2 I E 0 = 0,615 V S 4 O e 2 S 2 O 3 E 0 = 0,080 V a) (1 ponto) Este procedimento é realizado em meio neutro, ácido ou básico? Justifique De acordo com a reação global, o procedimento deve ser realizado em meio ácido, pois o H + faz parte dos reagentes. Se não houver quantidade suficiente de íons hidrônio, a reação não se completa ou segue por outro caminho. b) (2 pontos) Comente sobre o principal problema (ou cuidado) que precisa ser considerado quando se utiliza a iodometria indireta e o que é feito para minimizálo. A iodometria indireta envolve a reação com iodo produzido no meio reacional. O iodo é muito volátil, pois naturalmente de seu estado sólido sublima ao estado gasoso. Assim, em solução

4 adicionase excesso de íons iodeto que estabelece um equilíbrio com o iodo aquoso produzindo íons triiodeto, o que minimiza as perdas do iodo por volatilização. c) (4 pontos) Determine a massa de iodato de potássio (KIO 3 ) que deve ser pesada para padronizar 25,00 ml da solução de tiossulfato, cuja concentração é da ordem de 0,02 mol L H e I 2 (aq) + 6 H 2 O 10 I 5 I 2 (aq) + 10 e + 12 H I 6 I 2 (aq) + 6 H 2 O I 2 (aq) + 2 e 2 I 2 S 2 O e 2 S 2 O 3 + I 2 (aq) 2 I + S 4 O 6 6 I 2 (aq) 12 S 2 O 3 12 S 2 O 3 n 25 x 0,02 n = 8,333 x 10 3 mmol de KIO 3 17,83 mg de KIO 3 Questão EXTRA. Na volumetria de complexação com EDTA, alguns pontos importantes precisam ser considerados como ph do meio, presença de outros cátions metálicos e a constante de estabilidade (de formação) do complexo indicadormetal (MIn), quando se utiliza indicadores metalocrômicos. Dados: K f CaY = 5,0 x K f MgY = 4,9 x 10 8 Como exemplo, considere a titulação para determinação de Mg 2+ em uma amostra com uma solução de EDTA, em ph 10, utilizando o indicador metalocrômico ErioT. a) (1 ponto) Discuta a necessidade de ajustar o ph do meio com tampão ph 10. O ligante é o ânion do EDTA completamente desprotonado Y 4. Caso não esteja completamente desprotonado, o que é dependente do ph, há uma competição do metal com o H + pelo ânion Y 4. A constante condicional de formação do complexo do metal com EDTA (K f = K f / ) é dependente da extensão de protonação do ânion Y 4 e precisa ser maior que 10 8 para o cátion ser titulável. Assim, para cada cátion metálico existe um ph mínimo para o qual este cátion será titulavel.

5 b) (1 ponto) O que se pode dizer a respeito da constante de formação do complexo do magnésio com o ÉrioT em relação ao complexo do magnésio com o EDTA? A constante de formação do Mg com EDTA é maior que a constante de formação do Mg com o indicador ErioT. Se não fosse, não haveria indicação do ponto final. (No início da titulação o magnésio encontrase complexado com o ErioT. Enquanto houver excesso de Mg, antes do PE, temos o complexo MgErioT de coloração rosa. Assim que todo Mg livre for complexado com o EDTA, este por ter uma maior constante de formação, provocará a descomplexação do Mg do Erio T, fazendo que a coloração da solução tornese azul, característica do ErioT descomplexado.) c) (1 ponto) O que aconteceria se existissem também outros cátions, por exemplo, cálcio, na amostra? Haveria a formação de complexo do EDTA com os outros cátions metálicos, havendo um consumo maior do EDTA, levando a resultados incorretos.